专题3 金属及其化合物（专题讲解课）-【第一梯队】2026年高考化学二轮专题突破教用课件

该高中化学高考复习课件聚焦金属及其化合物专题，覆盖钠、铁、铝等金属及其化合物性质与转化、金属资源开发利用及化工流程题等核心考点，对接高考评价体系，梳理Na₂O₂强氧化性、Fe²⁺/Fe³⁺检验、侯氏制碱法等高频考点，归纳物质检验、流程分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题训练与科学思维培养，以2024全国甲卷钴提取流程题为例，详解原料预处理、pH调节等策略，结合Ksp计算、离子方程式书写突破难点，培养学生证据推理与模型认知能力，帮助学生掌握答题技巧，为教师提供系统复习方案，助力高效备考。

专题三　金属及其化合物 化 学 新高考适用 考点透析 目 录 考点1 钠、铁及其化合物 考点2 金属资源的开发利用 微专题 化工流程题解题策略 目 录 考点1　钠、铁及其化合物 考点透析 一、钠及其化合物 1.钠及其化合物间的转化关系   目 录 2.Na2O2的性质 (1)强氧化性   (2)还原性:遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。 (3)遇CO2、H2O发生歧化反应:2Na2O2+2CO2  2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O  4NaOH+O2↑,反应中2Na2O2~O2~2e-。 目 录 3.侯氏制碱法 (1)工艺流程   目 录 注意    氨气溶解度大,先向饱和食盐水中通入氨气,使溶液呈碱性后再通入二氧化碳。 (2)反应原理 ①产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2O  NaHCO3↓+NH4Cl。利用了物质的溶 解度差异。 ②产生Na2CO3的反应:2NaHCO3  Na2CO3+CO2↑+H2O。 ③绿色化学思想:循环使用的物质为CO2、NaCl。 ④优点(与索尔维法制纯碱相比):食盐利用率提高到了96%,副产物NH4Cl可作氮肥。 目 录 二、铁及其化合物 1.铁及其化合物间的转化关系   目 录 注意    ①Fe遇冷的浓硝酸、浓硫酸发生钝化,钝化属于化学变化。 ②Fe与过量稀硝酸反应生成Fe3+,与少量稀硝酸反应生成Fe2+。 ③Fe3+与I-、S ,Fe2+与ClO-、Mn (H+)、N (H+)因发生氧化还原反应而不能大量共 存。 ④由于Fe(OH)2极易被氧化,在制备时,需用煮沸的蒸馏水来配制FeSO4和NaOH溶液、 使用植物油覆盖或保护气的隔绝方式来隔绝氧气。 目 录   (2)加碱法   2.Fe2+、Fe3+的检验 (1)用KSCN溶液和氯水检验 目 录 溶液  溶液变为橙红色→Fe2+   (3)特征试剂法   溶液  蓝色沉淀→Fe3+   目 录 注意    ①检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加 入足量氯水中(氯水可能氧化SCN-)。②溶液中同时存在Fe3+和Fe2+时,检验Fe2+的一种方 法是加入少量酸性KMnO4溶液(观察到紫色褪去)。但是当溶液中同时存在Cl-时,由于 Cl-也可被酸性KMnO4溶液氧化,故此情况下不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+,应选用铁 氰化钾溶液。③用邻二氮菲检验Fe2+,适宜的pH范围是2~9。当H+浓度较大时,邻二氮菲 中的N优先与H+形成配位键;当OH-浓度较大时,OH-与Fe2+作用形成沉淀。 目 录   考点2　金属资源的开发利用 1.金属冶炼 冶炼方法 适用金属 示例 电解法 活泼金属 2NaCl(熔融)  2Na+Cl2↑ MgCl2(熔融)  Mg+Cl2↑ 2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑ 热还原法 较活泼 金属 Fe2O3+3CO  2Fe+3CO2 2Al+Cr2O3  2Cr+Al2O3 热分解法 不活泼 金属 2HgO  2Hg+O2↑ 2Ag2O  4Ag+O2↑ 目 录 注意    钾的沸点低于钠,据此可冶炼金属钾:KCl+Na  K↑+NaCl。(不能用此反应来 比较钠、钾的活泼性) 2.镁及其化合物间的转化关系   目 录 注意    ①MgO熔点很高,可作耐火材料。②Mg(OH)2能溶于饱和NH4Cl溶液,可用于除 去仪器上残留的Mg(OH)2。③因为Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故水垢的成分中主 要含有的是Mg(OH)2,而不是MgCO3。 目 录   3.铝及其化合物 (1)Al及其化合物间的转化 目 录   (2)从铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3、MgO、SiO2等杂质)提取Al的两种流程 注意    制备Al(OH)3时,一般不用强酸或强碱溶液,因为强酸、强碱可溶解生成的Al(OH)3,用量不好控制,一般使用CO2或稀氨水。 目 录 4.铜及其化合物间的转化关系   注意    ①常用灼热的铜网除去N2中的O2,用灼热的CuO除去CO2中的CO。②白色的无 水CuSO4遇水变为蓝色晶体(CuSO4·5H2O),可用于检验水,但是CuSO4不能用来作干燥 剂。③过量的Cu和浓硝酸反应,得到NO2和NO的混合气体,反应后再加入稀硫酸,Cu可 继续反应。 目 录 目 录 微专题　化工流程题解题策略 典题导入 典题展示 典例    (2024全国甲,26,14分)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含 有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一 种流程如下。 目 录 注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完 全分离。 已知:①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。 ②以氢氧化物形式沉淀时,lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。   目 录 回答下列问题: (1)“酸浸”前,需将废渣磨碎,其目的是__________________________________。 (2)“酸浸”步骤中,CoO发生反应的化学方程式是___________________________。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na2S至 Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+)=________mol·L-1,据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全 分离______(填“能”或“不能”)。 (4)“沉锰”步骤中,生成1.0 mol MnO2,产生H+的物质的量为_______。 (5)“沉淀”步骤中,用NaOH调pH=4,分离出的滤渣是___________。 (6)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0~5.5,加入适量的NaClO氧化Co2+,其反应的离子方 Fe(OH)3 4.0 mol 不能 1.6×10-4 CoO+H2SO4  CoSO4+H2O 使固体与酸充分接触,加快反应速率 目 录 程式为__________________________________________。 (7)根据题中给出的信息,从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是_____________ ______________________________________。 液pH为8.2到12之间,使锌沉淀并过滤 用NaOH调溶 2Co2++ClO-+5H2O  2Co(OH)3↓+Cl-+4H+ 目 录 方法链接 结合题中信息可得要从废渣中提取钴,则处理过程中要除去其他杂质。①由Cu的性质 及PbSO4难溶,可知酸浸除去Cu单质和Pb元素。②据已知中lg[c(M)/mol·L-1]和pH的关 系及沉锰时加入的Na2S2O8(具有氧化性),可知“沉淀”环节除去了Fe元素。③最后的 滤液中含有Zn2+。 (1)参考化工流程中的操作——原料预处理。 (2)、(4)、(6)涉及专题二题型:新情境中反应方程式的书写。其中(2)根据题给信息可 知反应物为CoO和H2SO4,根据反应物性质可知生成CoSO4和H2O。 (5)参考反应条件的控制。 (7)根据物质性质,确定加入的试剂和分离方法。 目 录 解析     目 录 10-17 mol·L-1,此时溶液中c(Co2+)= ≤1.6×10-4 mol·L-1,根据上述计算可知,当Zn2+沉淀 完全时,Co2+已经部分沉淀,故不能实现二者的完全分离。(4)“沉锰”步骤中,反应物中 有S2 和Mn2+,生成物中有S 和MnO2,发生反应的离子方程式为S2 +Mn2++2H2O   2S +MnO2↓+4H+,故当生成1.0 mol MnO2时可产生4.0 mol H+。(5)根据题给已 知信息②及沉锰时加入的试剂可知,当pH=4时只有Fe3+可转化为沉淀,故滤渣为Fe(OH)3。 (7)“沉钴”后溶液pH=5.0~5.5,此时滤液中的锌元素以Zn2+的形式存在,根据题给已 知信息②中图可知,Zn2+沉淀完全时pH约为8.2,Zn(OH)2开始溶解时pH=12,故从“沉 钴”后的滤液中回收氢氧化锌可调节溶液pH范围为8.2~12,再过滤。 (3)当溶液中Zn2+沉淀完全时,c(Zn2+)≤1×10-5 mol·L-1,此时溶液中c(S2-)= ≥2.5× 目 录 方法突破 　　近年来,工艺流程题的命题方式更加多元化,在选择新情境作为背景的基础上,融合 了物质结构与性质、化学平衡和电化学相关知识,对化学学科思维和知识间内在的联 系的考查有了更多维度。 一、化工流程题的结构特点   目 录 解题技巧     ①读题时可先对比原料与产品的成分,初步分析生产过程中保留了哪些元素或物质,除 去了哪些元素或物质,引入了哪些成分,结合流程图分析杂质元素在哪些工序中被除去。 ②比较原料与产品中主要元素的化合价是否一致,若升高或降低,要结合流程图找出生 产过程中可能用到的氧化剂或还原剂;若不变,中间过程中加入的氧化剂或还原剂一般 是为了除去杂质等。 目 录 二、化工流程中的操作 1.原料的预处理[典例(1),变式2(1)]   目 录 预处理操作 说明 粉碎、研磨、球磨、乳化 作用:增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分,提高原料利用率 浸取 作用 使原料转化为离子进入溶液中 类型 水浸:溶解分离溶解性不同的物质 酸浸:使原料中的碱性物质、两性物质、活泼金属等溶解进入溶液。注意酸的性质以及对后续操作的影响,如用硫酸浸取,若体系中存在Ba2+、Ca2+、Pb2+等会形成相应的硫酸盐沉 淀,过滤可除去,但因CaSO4微溶,可能会进行二次除杂(除尽Ca2+);如用盐酸浸取,需要控制反应温度防止HCl大量挥发,后续若加入ClO-、Mn 等氧化剂时会与Cl-反应产生Cl2 碱浸:使原料中的酸性物质、两性物质、部分金属、Si等溶解进入溶液;也可除去原料中的油污 目 录 浸取 类型 盐浸:①利用盐类的水解调节溶液pH(相当于酸浸或碱浸),或与原料中的成分发生氧化还原反应;②提供配体,与矿石中难溶成分形成可溶性配合物;③提供离子,将难浸出物质转化,如向含有硫酸钡的固体中加入过量的碳酸钠溶液,可将其转化为易被酸溶解的碳酸钡 提高浸出 率的方法 适当升温、适当增大酸(或碱)的浓度、将矿石粉碎(减小矿粉的粒径)、搅拌、超声、延长浸取时间等 焙烧、煅烧、 灼烧 作用:①使热稳定性差的物质发生分解,便于后续提取; ②除去原料中的可燃性杂质(木炭、有机化合物等); ③将低价元素氧化为高价元素(例如将金属硫化物中的硫元素转化为SO2而除去) 注意    ①酸浸时所加入的酸一般需要过量,目的有提高浸出率、抑制金属阳离子水解等。②酸浸时若酸过量太多可能会使得后续调节pH时消耗的药品增多,浪费药品。③矿物油不可用碱浸方式去除。 目 录 2.反应条件的控制[典例(5)、(7),变式1D,变式2(3)] (1)改变温度要达到的目的 ①改变反应速率。 ②改变物质的溶解度(注意气体溶解度随温度升高而减小)。 ③防止物质分解或挥发(H2O2、NH3·H2O、铵盐、硝酸等易分解,有机溶剂、浓盐酸、浓硝酸等易挥发)。 ④促进或抑制平衡移动(例如水解平衡)。 ⑤催化剂的活性在某温度下达到最高。 ⑥防止副反应发生。 目 录 方法技巧　回答温度过低、过高时的思路       目 录   目 录 (2)改变压强要达到的目的 ①控制反应速率。 ②促进或抑制平衡移动。 ③改变气体溶解度。 ④真空防氧化(也可充入氩气、氮气等保护气)。 ⑤减压蒸馏可降低蒸馏温度,防止物质分解。 ⑥减压可降低对设备的要求。 目 录   (3)调节溶液pH要达到的目的 目 录 物质 开始沉淀pH 沉淀完全pH Fe(OH)3 1.5 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 8.3 9.8 例:下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示。 若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,可先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH为3.7 ≤pH<8.3。 注意    ①除去混合体系中的Cu2+、Ag+、Pb2+常用H2S或Na2S等作沉淀剂;②除去Mg2+、 Ca2+常用HF或NaF等作沉淀剂;③在调节溶液pH的过程中常涉及关于Ksp的计算。 目 录 3.物质转化过程中分离、提纯的常用方法[典例(7),变式2(4)] 过滤 分离难溶物和可溶物,根据特殊需要采用趁热过滤、抽滤等方法 抽滤(减压过滤) 过滤速度快,并可缩短干燥时间 萃取和分液 利用物质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同来分离、提纯物质 蒸发结晶 提取溶解度随温度升高变化不大的物质,如NaCl 蒸发浓缩、 冷却结晶 提取溶解度随温度升高明显增大的物质、易水解的物质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuSO4·5H2O 蒸馏和分馏 分离沸点不同且互溶的液体的混合物 减压蒸馏(减压蒸发) 减小压强,使液体沸点降低,防止物质受热分解或挥发 冷却法 利用某些气体易液化的特点来分离气体,如合成氨工业中采用冷却法分离氨气 反萃取 被萃取物萃入有机相后,一般需要使其重新返回水相,此时把负载有机相与反萃剂(一般为无机酸或碱的水溶液)接触,使被萃取物转入水相,这一过程相当于萃取的逆过程,故称为反萃取 目 录 注意    趁热过滤时,如果目标产物在滤渣中,则目的是避免杂质降温析出造成产品纯度 下降;如果目标产物在滤液中,则目的是避免产物降温析出造成产率降低。 4.选择除杂试剂的基本原则 (1)毒性小,对环境的污染小。 (2)成本低,稳定性强。 (3)不引入新杂质,易于产品分离,能减少副反应的发生。 目 录 5.获得产品阶段的常用操作[变式1D] 洗涤 冷水、热水、饱和溶液或有机溶剂洗涤,减少产品溶解损失;有机溶剂洗涤还能缩短干燥时间 在气体氛围中蒸发 如从溶液中析出FeCl3、AlCl3等溶质时,应在HCl氛围中加热,以防水解 蒸发浓缩、冷却结晶 如除去KNO3中的少量NaCl,获得KNO3晶体 蒸发结晶、趁热过滤 如除去NaCl中的少量KNO3,获得NaCl晶体 重结晶 提纯粗晶体 目 录 6.循环物质的确定   目 录 变式训练 变式1　　反应条件的控制、获得产品阶段的常用操作　(2024湖南师大附中10月月 考二,11)某工厂煤粉灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究 小组对其进行综合处理的流程如下:   目 录 已知:Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-34,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38;“酸浸”后钛主要以TiOSO4形式存 在,TiOSO4是一种强电解质,在溶液中仅能电离出S 和一种阳离子,该阳离子会水解。 下列说法错误的是 ( ) A.“滤液2”中加入H2O2溶液后,体系中发生的主要反应为2Fe2++H2O2+2H+  2Fe3++ 2H2O B.“酸洗”用到的玻璃仪器为分液漏斗、烧杯和玻璃棒 C.当“滤液2”中Al3+完全沉淀时,滤液中 =2.5×103 D.用MgCl2·6H2O制备无水MgCl2,可以在HCl气流中进行     B     目 录 解析     目 录 于沉淀除去,反应为2Fe2++H2O2+2H+  2Fe3++2H2O,A正确;“酸洗”用到的玻璃仪器 为普通漏斗、烧杯和玻璃棒,B错误;当“滤液2”中Al3+完全沉淀时, =  = = =2.5×103,C正确;用MgCl2·6H2O制备无水MgCl2, 为抑制Mg2+水解,应在HCl气流中进行,D正确。 由上图分析可知,向“滤液2”中加入H2O2溶液的目的是将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+,便 目 录 变式2　　原料的预处理,物质转化过程中分离、提纯的常用方法　(2024安徽江淮十 校11月第二次联考,17)钒(V)被称为钢铁行业的“维生素”。从某钒矿石焙砂中(主要 含有V2O5和铝、铁、硅的氧化物)提取钒的主要流程如下:   目 录 已知: ⅰ.滤液A中的阳离子有H+、V 、Fe3+、Al3+等; ⅱ.“萃取”过程可表示为VO2++2HA(有机相)  VOA2(有机相)+2H+。 金属离子 开始沉淀的pH(c=0.01 mol·L-1) 沉淀完全的pH(c=1.0×10-5 mol·L-1) Fe2+ 6.8 8.3 Al3+ 3.7 4.7 Fe3+ 1.8 2.8 目 录 (1)“浸钒”时,为加快浸出速率可采取的措施有__________________________________ _____________________(写出1条即可),滤渣B的成分为__________。 (2)“浸钒”过程中,主要发生的离子方程式为_________________________。 (3)“萃取”前,用石灰乳先中和的原因是_______________________________________ __________________________________________________________________________。 (4)“萃取”与“反萃取”的目的是__________________________,都需要用到的主要玻 璃仪器是__________;假设“滤液C”中c(VO2+)=a mol·L-1,“萃取”和“反萃取”每进行 一次,VO2+萃取率为90%,4次“萃取和反萃取”后,“滤液C”中残留的c(VO2+)=______ mol·L-1。(萃取率= ×100%) a×10-4 分液漏斗 将VO2+与其他金属离子分离 平衡VO2++2HA(有机相)  VOA2(有机相)+2H+正向移动,对VO2+的萃取效果不好 若不用石灰乳中和,溶液中c(H+)较大,不利于 V2O5+2H+  2V +H2O SiO2 将矿石粉碎(合理即可) 适当增大硫酸浓度、适当升高温度、 (5)写出“煅烧”过程发生反应的化学方程式:____________________________________。 (NH4)2V6O16  3V2O5+2NH3↑+H2O 目 录 解析    (1)由物质性质可知“浸钒”后的滤渣B为SiO2。(2)由于“浸钒”过程中,V2O5 转化为V ,V的化合价未发生变化,故该反应的离子方程式为V2O5+2H+  2V + H2O。(4)由题可知,每进行一次“萃取”与“反萃取”操作,VO2+萃取率为90%,溶液中残 留的VO2+占10%,故进行4次后,残留的c(VO2+)=a×(10%)4 mol·L-1=a×10-4 mol·L-1。(5)“煅 烧”过程中,(NH4)2V6O16分解生成V2O5,元素化合价未发生变化,根据原子守恒可得反应 的化学方程式为(NH4)2V6O16  3V2O5+2NH3↑+H2O。 目 录 $